王 斌 袁三軍 楊 潔

(河南省煤業(yè)化工集團中原大化公司,河南濮陽 457000)

SNAM尿素系統(tǒng)開車探討

王 斌 袁三軍 楊 潔

(河南省煤業(yè)化工集團中原大化公司,河南濮陽 457000)

SNAM尿素系統(tǒng)開車中,高壓系統(tǒng)的升溫和高、中壓系統(tǒng)升壓過程中存在的問題和處理方法;尿素裝置與三胺裝置聯(lián)產(chǎn)以后,提前啟動高壓甲胺泵P102縮短高壓系統(tǒng)出料時間,維持系統(tǒng)的水平衡。

SNAM尿素;系統(tǒng)開車;升溫;升壓;高壓甲胺泵

0 引 言

中原大化集團公司尿素生產(chǎn)裝置,是國內(nèi)第一套從意大利引進的氨汽提尿素生產(chǎn)工藝,設(shè)計生產(chǎn)能力為1 760t/d。1990年5月5日投產(chǎn)。

如何避免尿素系統(tǒng)開車過程中,高壓系統(tǒng)升溫和高、中壓系統(tǒng)升壓過程中出現(xiàn)的問題,從安全、環(huán)保、經(jīng)濟效益方面都是非常重要的。同時尿素裝置與三胺裝置聯(lián)產(chǎn)以后,提前啟動高壓甲胺泵P102縮短高壓系統(tǒng)出料時間,有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1 高壓系統(tǒng)的升溫

高壓系統(tǒng)的升溫主要是為了保護設(shè)備和保證尿素生產(chǎn)反應(yīng)順利進行。氨基甲酸銨的熔點是154℃,為了保證尿素生成反應(yīng)的順利進行,開車前一般要把高壓系統(tǒng)進行升溫,且指標(biāo)不低于160℃。

同時高壓系統(tǒng)升溫后,高壓系統(tǒng)升壓時,R101底部容易超溫主要是由于合成塔底部構(gòu)造,合成塔底部存有少量積水。氨與水反應(yīng)后,R101底部容易超溫。當(dāng)合成塔溫度高于188℃時,設(shè)備的腐蝕速度明顯加快,這一狀況,在一些尿素合成塔出口安裝有在線腐蝕檢測儀的生產(chǎn)廠中,可以非常直觀地看到這一現(xiàn)象。

處理方法:

(1)升溫結(jié)束以后,立即升壓,防止合成塔底部積存過多蒸汽冷凝液。

(2)可以在升溫時把 R101底部溫度控制在155℃,防止合成塔超溫。

通過以上兩個方法可以保證系統(tǒng)開車的順利進行,同時由于升溫由原來的160℃降到155℃,可以縮短開車時間20min左右。

2 中壓后系統(tǒng)升壓

中壓氨受槽V105引氨以后,需要啟動中壓氨泵P105通過中壓氨泵P105副線上的夾套蒸汽加熱液氨,提高中壓后系統(tǒng)壓力,當(dāng)壓力提高到1.5MPa,保證高壓氨泵P101進口壓力,使高壓氨泵P101順利啟動。

現(xiàn)在中壓后系統(tǒng)升壓時,中壓氨泵 P105副線上的夾套蒸汽為低壓蒸汽,需要時間過長,影響開車進度,如果換成中壓蒸汽,根據(jù)設(shè)備換熱公式:

式中:Q—單位時間內(nèi),液氨從蒸汽中取走的熱量;

K—傳熱系數(shù);

A—換熱面積;

T—蒸汽溫度;

t—液氨溫度。

夾套蒸汽為 0.35MPa的低壓蒸汽時 T1為147℃,而換成2.25MPa的中壓蒸汽時 T2為229℃,而液氨溫度t為30℃,有以上公式可知,中壓后系統(tǒng)升壓速度可提高為以前的1.7倍左右。由原來的4h縮短到2.35h,這將避免由于中壓后系統(tǒng)升壓對系統(tǒng)開車的影響。

3 高壓系統(tǒng)升壓

高壓系統(tǒng)升壓時,一般先用中壓氨泵 P105升壓再用高壓氨泵P101升壓。但由于高壓氨泵開停比較困難,可能出現(xiàn)當(dāng)用高壓氨泵P101升壓時,由于高壓氨泵P101為高速離心泵啟動條件要求比較高,如果高壓氨泵P101短時間無法啟動,會造成高壓系統(tǒng)升壓停止,影響開車進度并造成高壓系統(tǒng)較難處理,所以可以改為直接用P101升壓,可以保證高壓系統(tǒng)升壓穩(wěn)定快速進行,縮短開車時間0.5h左右。

4 高壓系統(tǒng)升壓時合成塔底部超溫快速無污染處理方案

當(dāng)高壓系統(tǒng)升壓時合成塔底部超溫時存在以下危害:

(1)合成塔底部超溫?fù)p壞設(shè)備;

(2)影響開車進度。

合成塔底部超溫時通過密閉排放,降溫較慢。對于這一情況,可以通過開蒸發(fā)系抽真空,聯(lián)通高壓系統(tǒng)排塔管線,中壓前系統(tǒng),低壓前系統(tǒng),蒸發(fā)系統(tǒng)?？梢匝杆俳档透邏合到y(tǒng)升壓時合成塔底部的溫度,并且可以實現(xiàn)無污染排放,保證系統(tǒng)快速穩(wěn)定的開車。

5 提前啟動高壓甲胺泵P102縮短高壓系統(tǒng)出料時間

中原大化尿素裝置是從意大利斯納姆公司成套引進的,采用該公司開發(fā)的氨汽提尿素生產(chǎn)工藝,多年來,裝置運行平穩(wěn)。在開車的時候,空塔投料CO2量為17 000m3(標(biāo))/h(70%負(fù)荷),NH3量為75m3,從投料到合成塔出料,時間大約需要 2.5h,出料前30min我們才準(zhǔn)備高壓甲胺泵P102。

1998年,公司又建成年產(chǎn)1.2萬t的三聚氰胺項目又開工建設(shè),其高壓法生產(chǎn)工藝開國內(nèi)先河。2001年、2003年建設(shè)了兩套三聚氰胺裝置,使中原大化三聚氰胺的年產(chǎn)量達到6萬t,同時尿素和三聚氰胺系統(tǒng)的聯(lián)運又造成尿素工藝中的一些新的工藝問題出現(xiàn),尿素裝置與三胺裝置聯(lián)產(chǎn)以后,三胺裝置運行后產(chǎn)生大量的碳銨液威脅著系統(tǒng)的水平衡,同時在SNAM尿素系統(tǒng)開車過程中,由于高壓系統(tǒng)中氣相NH3和CO2增多,系統(tǒng)壓力上升較快,為了避免高壓系統(tǒng)超壓,維持系統(tǒng)水平衡,需啟動高壓甲胺泵P102向高壓甲胺冷凝器 E104中充碳銨液,使NH3和CO2在E104內(nèi)充分冷凝吸收,經(jīng)查閱大量資料,反復(fù)研究討論決定在投料后1h啟動高壓甲胺泵P102,這樣可以吸收氣相的NH3和CO2,可以降低甲胺的熔點,使反應(yīng)在液相中進行,防止甲胺結(jié)晶,使高壓系統(tǒng)壓力緩慢上升。避免高壓系統(tǒng)超壓而發(fā)生安全方面的事故。同時可以吸收三胺裝置運行后產(chǎn)生大量的碳銨液,減少尿素裝置與三胺裝置聯(lián)產(chǎn)以后生大量的碳銨液對系統(tǒng)的水平衡的影響。

5.1 三胺來碳銨液流程

2008年7月,利用一次停車機會,我們做了一次試驗,投料后1h啟動高壓甲胺泵 P102。具體操作步驟是:將三胺碳銨液提前切向系統(tǒng),通過中壓吸收塔C101排入碳銨液儲槽 V106,提前啟動甲胺液泵P103,通過調(diào)節(jié)閥LV09302到C101,再到碳銨液儲槽V106,在中壓吸收塔C101液位及溫度(80℃左右)穩(wěn)定后,及時啟動高壓甲胺泵P102,通過將甲胺液送往高壓氨基甲酸銨冷凝器 E104使NH3和 CO2在E104內(nèi)充分冷凝吸收然后送往合成塔,這種方法較以往的操作方法能提前半小時出料。2008年11月,我們又一次對這種操作方法進行了印證,由此可見,提前啟動高壓甲胺泵P102可以縮短系統(tǒng)出料時間,可以盡快穩(wěn)定碳銨液槽V106的液位,可以盡快穩(wěn)定系統(tǒng),效果很好。這種提前啟動高壓甲胺泵 P102方法,縮短了出料時間,促進了尿素裝置安全穩(wěn)定運行。

圖1 碳銨液流程

5.2 系統(tǒng)開車提前時間表

通過上面的操作方法改進,與以前的操作方法相比系統(tǒng)開車可提前的時間為:

表1 系統(tǒng)開車提前時間表

中壓后系統(tǒng)升壓一般在高壓系統(tǒng)的升溫時進行,這樣可以減少中壓后系統(tǒng)升壓對系統(tǒng)開車時間的影響。從以上圖表可以看出系統(tǒng)開車到系統(tǒng)出料可以節(jié)縮短時間1.4h左右。

5 結(jié) 語

SNAM尿素系統(tǒng)穩(wěn)定,快速的開車,對于整個系統(tǒng)可以減少蒸汽和氨的消耗,使尿素裝置提前穩(wěn)定運行,縮短了出料時間,增加了公司的效益。減少了對環(huán)境的污染。

[1] 譚天恩主編.化工原理.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[2] 陳留栓主編.氨汽替法尿素生產(chǎn)知識問答.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

Discussion on SNAM Urea System Commissioning

WANGBin,YUAN Sang-jun,YANGJie
(Zhongyuan Dahua Co.,Ltd of Henan Coal Industry Group,Puyang457000,China)

This article describes the existing problems and countermeasures for SNAM urea system commissioning.

SNAM urea;system commissioning;temperature rise;pressure rise;high-pressure methylamine pump

TQ441.41

A

1003-6490(2010)03-0019-02

2010-08-20

王 斌(1982.6-),男,河南省輝縣市,畢業(yè)于河南大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè),本科,助理工程師,現(xiàn)在在河南省中原大化集團尿素廠從事化工生產(chǎn)工作。聯(lián)系電話:0393-8953376,0393-8956338。